package Demo;


import java.util.*;

public class BinaryTree {
    static class TreeNode{
        public char val;
        public TreeNode left;// 左孩子
        public TreeNode right;// 右孩子

        public TreeNode(char val) {
            this.val = val;
        }
    }

    public TreeNode root; // 根节点
    public int size;

//    创建 二叉树
    public TreeNode createTree() {
        TreeNode A = new TreeNode('A');
        TreeNode B = new TreeNode('B');
        TreeNode C = new TreeNode('C');
        TreeNode D = new TreeNode('D');
        TreeNode E = new TreeNode('E');
        TreeNode F = new TreeNode('F');
        TreeNode G = new TreeNode('G');
        TreeNode H = new TreeNode('H');
        A.left = B;
        A.right = C;
        B.left = D;
        B.right = E;
        C.left = F;
        C.right = G;
        E.right = H;
        return A;
    }

    public void preOrder(TreeNode root){
//        前序遍历   根 左 右
        if (root == null) return;
        System.out.print(root.val+" ");
        preOrder(root.left);
        preOrder(root.right);
    }

    public void inOrder(TreeNode root){
//        中序遍历  左 中 右
        if (root == null){
            return;
        }
        inOrder(root.left);//递归遍历左子树
        System.out.print(root.val+" ");
        inOrder(root.right);//递归遍历右子树
    }

    public void postOrder(TreeNode root){
//        后序遍历  左 右 根
        if (root == null) return ;
        postOrder(root.left);
        postOrder(root.left);
        System.out.print(root.val+" ");
    }

//    力扣 144 二叉树的前序遍历 根 左 右
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> ret = new ArrayList<>();
        if (root == null) return ret;
        ret.add((int) root.val);
        List<Integer> leftOrder = preorderTraversal(root.left);
        ret.addAll(leftOrder);
        List<Integer> rightOrder = preorderTraversal(root.right);
        ret.addAll(rightOrder);
        return ret;
    }

//    力扣 94 二叉树 中序遍历  左 中 右
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> ret = new ArrayList<>();
        if (root == null){
            return ret;
        }
        List<Integer> leftTree = inorderTraversal(root.left);
        ret.addAll(leftTree);// addAll 是 添加整个集合
        ret.add((int) root.val);
        List<Integer> rightTree = inorderTraversal(root.right);
        ret.addAll(rightTree);
        return ret;
    }

//    力扣 145 二叉树 后序遍历  左 右 根
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> ret = new ArrayList<>();
        if (root == null){
            return ret;
        }
        ret.addAll(postorderTraversal(root.left));
        ret.addAll(postorderTraversal(root.right));
        ret.add((int) root.val);
        return ret;
    }

    // 获取树中节点的个数
    public int nodeSize(TreeNode root){
//        使用前序遍历 / 树的节点 = 左子树节点 + 右子树节点 + 1
        if (root == null){
            return 0;
        }
        size++;
        nodeSize(root.left);
        nodeSize(root.right);
        return size;
    }

    // 获取叶子节点的个数
    public int getLeafNodeCount(TreeNode root){
//        叶子节点: 度为 0的节点
//        度: 子树的个数
        if (root == null){
            return 0;
        }
        if (root.right == null && root.left == null){
            return 1;
        }
        return getLeafNodeCount(root.left)+getLeafNodeCount(root.right);
    }

    // 获取第 K 层节点的个数
    public int getKLevelNodeCount(TreeNode root,int k){
        if (root == null || k < 1){
            return 0;
        }
        if (k == 1){
            return 1;
        }

        // 递归计算左子树和右子树中第 k-1 层的节点个数
//        当 k = 1 时递归结束
        return getKLevelNodeCount(root.left,k-1) + getKLevelNodeCount(root.right,k-1);
    }

    // 获取二叉树的高度
    public int getHeight(TreeNode root){
//        二叉树的高度就是 最大层数
        if (root == null){
            return 0;
        }

        // 递归计算左子树和右子树的高度
        int leftHeight = getHeight(root.left);
        int rightHeight = getHeight(root.right);

        // 当前节点的高度是左子树和右子树高度的最大值加 1(根节点高度)
        return Math.max(leftHeight, rightHeight) + 1;
    }

    // 检测值为value的元素是否存在
    public TreeNode find(TreeNode root, char val){
//        采用前序遍历 根 左 右
        if (root == null){
            return null;
        }
        if (root.val == val){
            return root;
        }
        TreeNode leftResult = find(root.left, val);
        if (leftResult != null){
            return leftResult;
        }
        return find(root.right,val);
    }

//    力扣 100 检查两个树是否相同
    public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {
        //给你两棵二叉树的根节点 p 和 q ，编写一个函数来检验这两棵树是否相同。
//        采用前序递归遍历
        if (p == null && q == null){
//            两树 都为空
            return true;
        }
        if (p == null || q == null){
//            其中一个为空 另一个不为空
            return false;
        }
        if (p.val != q.val){
//            两个都不为空 判断大小
            return false;
        }
        return isSameTree(p.left,q.left) && isSameTree(p.right,q.right);
    }


//    力扣 572 另一棵树的子树
    public boolean isSubtree(TreeNode root, TreeNode subRoot) {
//        思路是通过在递归遍历 root 树的过程中，同时检查当前子树是否与 subRoot 相同。
//        如果相同，则返回 true；如果不相同，则继续递归检查 root 的左右子树。
      if (root == null){
          return subRoot == null;
      }
      if (root.val == subRoot.val && isSameTree(root,subRoot)){
          return true;
      }
      return isSubtree(root.left,subRoot.left) || isSubtree(root.right,subRoot.right);
    }

//    力扣 226 翻转二叉树 每个子树也要递归翻转
    public TreeNode invertTree(TreeNode root) {
        if (root == null){
            return null;
        }

//      交换左右子树的节点
        TreeNode temp = root.left;
        root.left = root.right;
        root.right = temp;

//        递归遍历左右子树
        invertTree(root.left);
        invertTree(root.right);
        return root;
    }

//    力扣 110 判断是否为平衡二叉树
//    重要 !!!!! 面试常考(字节跳动)
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        //    平衡二叉树 是指该树所有节点的左右子树的深度相差不超过 1。
//        思路: 先计算子树的高度 然后进行判断  每一棵子树都要是平衡的
        if (root == null){
            return true;
        }
        int leftHeight = getHeight(root.left);
        int rightHeight = getHeight(root.right);
        if (Math.abs(leftHeight - rightHeight) > 1){
//            说明不平衡
            return false;
        }

        return isBalanced(root.left) && isBalanced(root.right);
    }

//    力扣 101 对称二叉树
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
//        思路: 递归遍历
        if (root == null){
            return true;
        }
        return check(root.left,root.right);
    }
    public boolean check(TreeNode leftTree, TreeNode rightTree){
        if (leftTree == null && rightTree == null){
            return true;
        }
        if (leftTree == null || rightTree == null){
            return false;
        }
        if (leftTree.val != rightTree.val){
            return false;
        }
        return check(leftTree.left,rightTree.right) && check(leftTree.right,rightTree.left);
    }

//    层序遍历
    public void levelOrder1(TreeNode root) {
        // 使用队列
        if (root == null) {
            return;
        }

        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);

        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode current = queue.poll();
            System.out.print(current.val + " ");

            if (current.left != null) {
                queue.offer(current.left);
            }
            if (current.right != null) {
                queue.offer(current.right);
            }
        }
    }

//    二叉树层序遍历 返回二维数组
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> ret = new ArrayList<>();
        if (root == null){
            return null;
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()){
            int size = queue.size();
//            定义临时数组存放
            List<Integer> temp = new ArrayList<>();
            while(size != 0){
                queue.poll();
//                System.out.print(root.val+" ");
                temp.add((int) root.val);
                size--;
                if (root.left != null){
                    queue.offer(root.left);
                }
                if (root.right != null){
                    queue.offer(root.right);
                }
            }
            ret.add(temp);
        }
        return ret;
    }

//    阿里巴巴笔试题 二叉树的左视图
    public List<Character> leftViewBFS(TreeNode root) {
        List<Character> ret = new ArrayList<>();
        if (root == null){
            return ret;
        }
    //        使用队列 用于层序遍历
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);

        while(!queue.isEmpty()){
            int levelSize = queue.size();
            for (int i = 0; i < levelSize; i++) {
                TreeNode node = queue.poll();

    //                只有第一个节点是左视图节点
                if (i == 0){
                    ret.add( node.val);
                }
                if (node.left != null) {
                    queue.offer(node.left);
                }
                if (node.right != null) {
                    queue.offer(node.right);
                }
            }
        }
        return ret;
    }

    // 判断一棵树是不是完全二叉树
    public boolean isCompleteTree(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return true;
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        boolean reachedNull = false;
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode node = queue.poll();
            if (node == null) {
                reachedNull = true;
            } else {
                // 如果已经遇到了空节点之后又遇到非空节点，返回 false
                if (reachedNull) {
                    return false;
                }
                queue.offer(node.left);
                queue.offer(node.right);
            }
        }
        return true;
    }

//    力扣236 二叉树最近公共祖先
    public TreeNode lowestCommonAncestor(TreeNode root, TreeNode p, TreeNode q) {
//        如果 root 是 p/q其中一个 说明root就是最近公共祖先
//        如果 p / q 分布在左右子树两侧  root是最近公共祖先
        return root;
    }

//    力扣 105 使用前序遍历 中序遍历 构造二叉树
    public TreeNode buildTree(int[] preorder, int[] inorder) {
        return root;
    }

//    力扣 606 根据二叉树创建字符串
    public String tree2str(TreeNode root) {
        return null;
    }

    public List<Character> preOrderTraversal(TreeNode root) {
//        使用非递归方式（迭代）来前序遍历二叉树
        if (root == null){
            return null;
        }
        List<Character> ret = new ArrayList<>();
      Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        stack.push(root);
        while(!stack.isEmpty()){
            root = stack.pop();
//            System.out.println(root.val+" ");
            ret.add(root.val);
            if (root.right != null){
                stack.push(root.right);
            }
            if (root.left != null){
                stack.push(root.left);
            }
        }
        return ret;
    }

    public void inOrderTraversal(TreeNode root){
        //        使用非递归方式（迭代）来中序遍历二叉树
        if (root == null){
            return;
        }
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        TreeNode cur = root;
        while(cur != null || !stack.isEmpty()){
            if (cur != null){
                stack.push(cur);
                cur = cur.left;
            }else {
//                进入else 说明左子树为空 先打印根节点再遍历右子树
                cur = stack.pop();
                System.out.print(cur.val+" ");
                cur = cur.right;
            }
        }
    }

    public List<Character> postOrderTraversal(TreeNode root){
        //        使用非递归方式（迭代）来后序遍历二叉树
//        使用两个栈
//        先 中 右 左(前序遍历的变种)     逆序 -->  左 右 中
        Stack<TreeNode> stack1 = new Stack<>();
        Stack<TreeNode> stack2 = new Stack<>();
        List<Character> ret = new ArrayList<>();
        if (root == null){
            return ret;
        }
        stack1.push(root);
        while(!stack1.isEmpty()){
//            将 1栈 pop出来的元素 进入 2栈中
            root = stack1.pop();
            stack2.push(root);
            if (root.left != null){
                stack1.push(root.left);
            }
            if (root.right != null){
                stack1.push(root.right);
            }
        }

//        输出第二个栈
        while(!stack2.isEmpty()){
           ret.add(stack2.pop().val);
        }
        return ret;
    }

    // 非递归后序遍历，使用一个栈
    public List<Integer> postOrderTraversalOneStack(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        if (root == null) {
            return result;
        }

        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        stack.push(root);
        while(!stack.isEmpty()){
            TreeNode cur = stack.peek();
            if (cur.left != null && root != cur.left && root != cur.right){
//                有左数 且左数没处理过
                stack.push(cur.left);
            } else if (cur.right != null && root != cur.right) {
//                有右树 且右树没处理过
                stack.push(cur.right);
            }else {
//                左右数 都为空 或者 都处理过了
                result.add((int)cur.val);
                root = stack.pop();
            }
        }
        return result;
    }
}


